Question

氮化硅是一種重要的結構陶瓷材料，它是一種超硬物質，本身具有潤滑性，并且耐磨損。一定條件下，氮氣、氫氣與四氯化硅反應可以制得氮化硅，化學反應方程式為：3SiCl₄+6H₂+2N₂ → Si₃N₄+12HCl
氮的氫化物肼（N₂H₄）是航天火箭發射常用的燃料，二氧化氮作氧化劑。
回答以下問題：
（1）氮原子的最外層電子排布式是_________________；氮元素有多種化合價，寫出含2種價態氮的化合物的化學式_________________（舉一例）。
（2）硅原子核外電子排布在______________種不同能量的電子亞層上，氮化硅屬______________晶體。
（3）上述反應中，屬于同一周期的元素符號有_________，用___________________________事實可以比較它們的非金屬性強弱。
（4）肼(N₂H₄)分子可視為NH₃分子中的一個氫原子被－NH₂取代形成的另一種氮的氫化物。NH₃分子的空間構型是______________；與N₂H₄分子具有相同電子數的分子有多種，其中具有可燃性的物質是_________（舉一例）。
（5）肼作火箭發射燃料，燃燒時發生的反應是：N₂O₄(l)＋2N₂H₄(l) → 3N₂(g)＋4H₂O(g)+1038.7kJ若該反應中有4mol N－H鍵斷裂，則形成的氣體有_____mol，其中轉移電子數目_____。
（6）肼能與硫酸反應生成N₂H₆SO₄。該物質晶體類型與硫酸銨相同，則其溶液PH_______7（填>、＜或=），原因是____________________（用離子方程式表示）

Answer 1

（1）2s²2p³ ;NH₄NO₃ 或 NH₄NO₂（合理給分） （2分）
（2）5; 原子 （2分）
（3）Si、 Cl ; 氫化物穩定性或最高價氧化物對應水化物酸性 （2分）
（4）三角錐形 ; C₂H₆  (合理給分)（2分）
（5）3.5 ; 4N_A（N_A代表阿伏伽德羅常數 ）或2.408×10²⁴ （2分）
（6）< ;N₂H₆²⁺ +2H₂ON₂H₄·2H₂O+2H⁺(合理給分)（2分）

試題分析：（1）氮原子是7號元素，最外層電子排布式為2s²2p³；2種價態氮的化合物的化學式NH₄NO₃ 或 NH₄NO₂。
（2）硅原子是14號元素，核外電子排布式為1S²2s²2p⁶ 3S²3P²能層和能級其中任一項不同，即軌道能量不同，故核外電子排布在5種不同能量的電子亞層上，氮化硅是一種超硬物質據此性質可知氮化硅屬于原子晶體。
（3）上述反應中，屬于同一周期的元素符號有Si、 Cl ; ，用氫化物穩定性或最高價氧化物對應水化物酸性事實可以比較它們的非金屬性強弱。
（4）NH₃分子中氮原子發生了SP3雜化，但配位原子只有3個，故其空間構型是三角錐形；與N₂H₄分子具有相同電子數的分子有多種，其中具有可燃性的物質是 C₂H₆。
（5）N₂O₄(l)＋2N₂H₄(l) → 3N₂(g)＋4H₂O(g)+1038.7kJ反應中有4mol N－H鍵斷裂，即有1molN₂H₄發生了反應，則形成的氣體有3.5mol，其中轉移電子數目 4N_A。
（6）硫酸銨是強酸弱堿鹽，可知該物質也是，則其溶液PH小于7，水解方程式可寫為N₂H₆²⁺ +2H₂ON₂H₄·2H₂O+2H⁺。